DE69002389T2

DE69002389T2 - Textilarmierung zum Herstellen von verschiedenen Komplexen und Verfahren zu deren Herstellung.

Info

Publication number: DE69002389T2
Application number: DE90420234T
Authority: DE
Inventors: Andre Fourezon
Original assignee: Fils dAuguste Chomarat et Cie SA
Current assignee: Fils dAuguste Chomarat et Cie SA
Priority date: 1989-05-19
Filing date: 1990-05-17
Publication date: 1993-11-18
Anticipated expiration: 2010-05-18
Also published as: FR2647125A1; CA2016937A1; EP0398828B1; EP0398828A1; FR2647125B1; ES2043331T3; ATE92121T1; US5143771A; DE69002389D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung von Textilarmierungen, die zur Herstellung von verschiedenen Komplexen wie geschichteten Gegenstände verwendet wird.
Sie betrifft insbesondere eine Verbesserung von Armierungen, die durch einen Stoff mit Kette und Schuß auf der Grundlage von Glas- und Karbonfasern gebildet sind.
Unter den Verstärkungsstrukturen, die während der Herstellung von geschichteten Gegenständen verwendet werden, wurde seit geraumer Zeit vorgeschlagen, nichtgewebte Fasern, unidirektionale Lagen, das heißt, bei denen die strukturbildenden Fäden entlang einer einzigen Richtung angeordnet sind, Gewebe, bidirektionale Lagen wie zum Beispiel Gewebe mit Schuß und Kette und sogar eine Kombination von solchen Materialien, zu verwenden.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung von bidirektionalen Strukturen der Art von Geweben mit Kette und Schuß.
Die Gewebe mit Kette und Schuß sind seit geraumer Zeit als Verstärkungsarmierungen von geschichteten Gegenständen vorgeschlagen. Sie weisen als Vorteile auf, daß sie leicht herstellbar und mit guten mechanischen Eigenschaften sowohl in Längs- als auch in Querrichtung erhältlich sind. Für gewisse Anwendungen jedoch weisen sie gewisse Nachteile auf, die auf der Tatsache beruhen, daß die Fäden der Kette und des Schusses sich infolge des Webvorganges zueinander auf und ab bewegen, während man häufig Verstärkungen wünscht, bei denen die Fäden möglichst gerade und möglichst flach entlang einer einzigen Längsrichtung angeordnet sind, um eine einheitliche Lage oder Streifen zu bilden.
Infolgedessen wurden zahlreiche Vorschläge gemacht, um solche Lagen, die häufig mit dem Ausdruck "unidirektionale Lagen" gekennzeichnet sind, zu erhalten.
Unter diesen Lösungen kann man jene nennen, die den Gegenstand der französischen Patente 1 394 271 und 1 469 065 bilden.
Nun hat man, und dies ist der Gegenstand der vorliegenden Erfindung, eine neue Materialart sowie ein Herstellungsverfahren gefunden, das nicht nur verbesserte Eigenschaften bezüglich bis heute vorgeschlagener unidirektionaler Lagen aufweist, sondern auch auf einfache und ökonomische Weise gemäß einer Herstellungstechnik mit hoher Produktivität ausgeführt werden kann.
Allgemein betrifft die Erfindung eine Textilarmierung, die zur Herstellung von verschiedenen Komplexen benutzbar ist und in der Form einer Lage vorliegt, bei der die Mehrzahl der Elementarfäden entlang einer einzigen Richtung angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß
- sie durch ein Gewebe gebildet ist, bei dem die Fäden der Kette und des Schusses in der Form von parallelen Fadenbündeln vorliegen,
- der Zusammenhalt der Elementarfäden durch eine faserige Struktur sichergestellt ist, die nicht nur mit den unidirektionalen Fäden nach Art eines Gewebes gekreuzt ist, sondern überdies Fasern aufweist, die sich zum Teil rechtwinklig zwischen zwei aufeinanderfolgenden Serien der parallelen Fäden erstrecken und die durch geknickte Fäden, die in die Richtung der Gewebedicke eingebracht sind, gebildet sind.
Ein solches Produkt ist durch die Anwendung eines neuen Arbeitsverfahren erhältlich, der ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, wobei dieses Verfahren daraus besteht, daß ausgehend von kontinuierlichen Fäden (Glas, Karbon), die in der Form von groben Vorgespinsten vorliegen, das so gebildete Gewebe anschließend einer Nadelungsbearbeitung unter solchen Bedingungen zu unterwerfen, daß man die Fäden der einen Vorzugsrichtung des Gewebes voneinander trennt, ohne die sie bildenden Fäden zu zerstören, und daß man andererseits gleichzeitig einen Teil der Fäden der anderen Vorzugsrichtung des Gewebes knickt.
Ein solches selektives Durchdringen von Nadeln in das Innere des Ausgangsgewebes ist unter der Verwendung einer konventionellen Nadelungstechnik erhältlich, die so angepaßt ist, daß die parallelen Fadenbündel der einen Vorzugsrichtung des Ausgangsgewebes nicht zerstört werden. Um dies zu erreichen, verwendet man gemäß der Erfindung Nadeln, deren Widerhaken nicht um den gesamten Randbereich der Nadel angeordnet sind, sondern die parallel zu einer der Vorzugsrichtungen des Gewebes (Kette oder Schuß) ausgerichtet sind. Diese Widerhaken können entweder entlang einer Mantellinie jeder Nadel oder symmetrisch beiderseits des Schaftes der Nadel angeordnet sein, zum Beispiel auf der Hinterseite oder der Vorderseite des Schaftes, wenn man die Laufrichtung des Ausgangsgewebes im Inneren der Nadelungseinheit betrachtet.
Durch eine solche Ausführung der Nadelung ist es möglich, die Fäden einer Vorzugsrichtung des Gewebes zu trennen, ohne sie zu zerstören und gleichzeitig die Unterbrechung und das Hineinziehen der die andere Vorzugsrichtung bildenden Fäden hervorzurufen, so daß die Fasern gebildet werden, die sich über die gesamte Dicke des Gewebes erstrecken.
Im nachfolgenden Teil der Beschreibung ist die Erfindung anhand der Behandlung einer gewebten einheitlichen Struktur erklärt, aber es ist selbstverständlich, daß man während dieser Behandlung möglicherweise an dem gemäß der Erfindung hergestellten Gewebe andere faserige Strukturen anbinden kann, wie zum Beispiel nicht-gewebte Lagen oder Textilien, wobei nur eine der Vorzugsrichtungen (Kette oder Schuß) des Stützgewebes der Wirkungsweise der Widerhaken der Nadeln unterworfen ist.
Die Erfindung und die sich daraus ergebenden Vorteile sind anhand des Ausführungsbeispieles besser verständlich, das nachfolgend beispielhaft, aber nicht beschränkend, gegeben und das anhand der beigefügten Figuren beschrieben ist, wobei
- die Fig. 1 eine schematische Ansicht in Perspektive ist, die die Art und Weise zeigt, wie ein Gewebe mit Kette und Schuß mit Hinsicht darauf behandelt ist, eine neue Art von Verstärkungsmaterial gemäß der Erfindung zu erhalten,
- die Fig. 2 eine Detailansicht des eingekreisten Teiles X der Fig. 1 ist, die die Wirkungsweise der zwei aufeinanderfolgenden Nadeln auf die Fäden der Kette und des Schusses des Gewebes während dessen Behandlung gemäß des Verfahrens gemäß der Erfindung zeigt und
- die Fig. 3 eine Draufsicht ist, die zeigt, wie eine Nadel zwischen die Fäden von Kette und Schuß während der Behandlung gemäß der Erfindung eindringt.
Wenn man sich nun auf die beigefügten Schemazeichnungen bezieht, betrifft die Erfindung nunmehr eine Verbesserung von Geweben mit Kette und Schuß, die zur Verstärkung von geschichteten Gegenständen Verwendung findet, wobei diese Gewebe vor der Behandlung gemäß der Erfindung und auf bekannte Weise in der Form von Kettenfäden (1a, 1b, 1c) vorliegen, die mit den Schußfäden (2a, 2b, 2c) gekreuzt und orthogonal zueinander angeordnet sind. In dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Gewebe gemäß einer herkömmlichen Verstärkung, die "Leinenverstärkung" genannt ist, ausgeführt, aber es ist selbstverständlich, daß gleichermaßen andere Arten von Verstärkungen verwendet werden können.
In dem Ausgangsgewebe sind die Kettenfäden durch das allgemeine Bezugszeichen (1) gekennzeichnet, die durch ein paralleles Fadengespinst gebildet sind und die in der Art von nebeneinanderliegenden Bündeln angeordnet sind, und die mit dem allgemeinen Bezugszeichen (2) gekennzeichneten Kettenfäden sind gleichermaßen durch Bündel von parallel verlaufenden Fäden (Gespinste) gebildet. In dem Gewebe können die Gespinste des Schusses und der Kette entweder gleicher Herkunft oder verschiedener Herkunft (zum Beispiel Gespinste von Glasfasern, Karbonfasern, synthetischen Fasern) sein.
Es ist selbstverständlich, daß die Verbindung von verschiedenen Materialien vorgenommen werden kann, zum Beispiel eine Abwechslung von Gespinsten auf der Grundlage von Glasfasern und von Gespinsten mit einer anderen Struktur (zum Beispiel Karbon).
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Ausgangsgewebe mittels einer Einheit (3) dem Vorgang einer Nadelung unterzogen, wobei die Einheit durch eine herkömmliche Nadelungseinheit gebildet ist, bei der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren die Nadeln geeignet sind, während der Einwirkung auf das Gewebe einerseits die Trennung entweder der Kettenfäden oder der Schußfäden ohne Zerstörung des Geflechtes hervorzurufen und andererseits auf die andere Serie der Fäden, Schußfäden zum Beispiel, so einzuwirken, daß eine Unterbrechung des Geflechtes die Folge ist und eine Umorientierung hervorzurufen, um diese Fäden in Tiefenrichtung des Gewebes einzuführen.
Um dies zu erreichen, verwendet man, wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt, Nadeln (4), bei denen die Widerhaken (5) nicht um die gesamte Außenfläche des Schaftes angeordnet sind, sondern die parallel entweder zu dem Gespinst der Kette oder des Schusses ausgerichtet sind. In dem vorliegenden Fall sind die Widerhaken (5) parallel zu den Kettenfäden angeordnet (siehe Fig. 2 und 3). Die Widerhaken (5) der Nadeln können symmetrisch beiderseits des Schaftes der Nadel oder möglicherweise auf nur einer Seite, zum Beispiel auf der Rückseite des Schaftes, wenn man die Laufrichtung des Gewebes durch die Nadelungseinheit (3) betrachtet, angeordnet sein.
Dank einer so durchgeführten Nadelung ruft man nunmehr eine Unterbrechung des Geflechtes der einen Serie der das Gewebe bildenden Fäden (Kette oder Schuß) hervor, wobei die andere Serie (Schuß oder Kette) nicht durch die Wirkungsweise der Nadeln beeinflußt ist und ihre gesamten mechanischen Eigenschaften bewahrt.
In beispielhafter Weise wurden mit herkömmlichen Glasfasergeweben, die zur Herstellung von geschichteten Gegenständen verwendet werden, verschiedene Vergleichsversuche durchgeführt. Es wurde festgestellt, daß im Fall, in dem das Gewebe mittels einer herkömmlichen Nadelungseinheit mit Nadeln, die mit Widerhaken um deren gesamte Außenfläche versehen sind, behandelt wurde, man im Mittel einen Verlust an Gesamtwiderstandsfähigkeit sowohl bezüglich der Kette als auch des Schusses in der Ordnung von 30% bis 35% erhält, während bei der Durchführung einer orientierten Nadelung gemäß der Erfindung entweder in der Richtung der Kette oder der Richtung des Schusses der Verlust der Widerstandsfähigkeit in der Richtung des nicht der Wirkungsweise der Nadelung unterworfenen Gewebes, lediglich in der Ordnung von 5% bis 10% ist, während in der Richtung der Wirkungsweise der Nadelung der Verlust in der Ordnung von ungefähr 70% liegt.
Ein solches Material ist insbesondere zur Herstellung von geschichteten Materialien vorteilhaft, bei denen man Widerstandseigenschaften in einer bestimmten Vorzugsrichtung wünscht. Im Vergleich zu bisherigen unidirektionalen Lagen weist das Material gemäß der Erfindung auf überraschende Weise Eigenschaften auf, die den Vorgang der Durchtränkung mit Harz vereinfacht.

Claims

1) Textilarmierung, die zur Herstellung von verschiedenen Komplexen benutzbar ist und in der Form einer Lage vorliegt, bei der die Mehrzahl der Elementarfäden entlang einer einzigen Richtung angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß

- sie durch ein Gewebe gebildet ist, bei dem die Fäden der Kette und des Schusses in der Form von parallelen Fadenbündeln vorliegen,

- der Zusammenhalt der Elementarfäden durch eine faserige Struktur (2a, 2b, 2c) sichergestellt ist, die nicht nur mit den unidirektionalen Fäden nach Art eines Gewebes gekreuzt ist, sondern überdies Fasern aufweist, die sich zum Teil rechtwinklig zwischen zwei aufeinanderfolgenden Serien der parallelen Fäden (1a, 1b, 1c) erstrecken und die durch geknickte Fäden, die in die Richtung der Gewebedicke eingebracht sind, gebildet sind.

2) Verfahren zum Erhalt einer Armierung nach Anspruch 1, das daraus besteht, daß ausgehend von kontinuierlichen Fäden (1a, 1b, 1c.. ., 2a, 2b, 2c...), die in der Form von groben Vorgespinsten vorliegen, dadurch gekennzeichnet, daß man das so gebildete Gewebe anschließend einer Nadelungsbearbeitung unter solchen Bedingungen unterwirft, daß man die Fäden der einen Vorzugsrichtung (1a, 1b, 1c) des Gewebes voneinander trennt, ohne die ie bildenden Fäden zu zerstören, und daß man andererseits gleichzeitig einen Teil der Fäden der anderen Vorzugsrichtung (2a, 2b, 2c) des Gewebes knickt.

3) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die während des Nadelungsvorganges benutzten Nadeln Widerhaken aufweisen, die nicht um den gesamten Randbereich der Nadel angeordnet sind, sondern die parallel zu einer der Vorzugsrichtungen des Gewebes (Kette oder Schuß) ausgerichtet sind.

4) Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerhaken (5) der Nadeln (4) symmetrisch beiderseits des Schaftes der Nadel (4) angeordnet sind.

5) Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerhaken (5) der Nadeln (4) auf einer Seite des Schaftes der Nadel (4) und vorzugsweise auf der Rückseite dieses Schaftes, wenn man die Laufrichtung im Inneren der Nadelungseinheit (3) betrachtet, angeordnet sind.